Задать вопрос юристу

Трансформация энергии в ландшафте

Главные составляющие функционирования природных и изменённых человеком геосистем – обмен энергией и её трансформация. Функционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии.

Связи между компонентами геосистем реализуются в энергетических потоках путём передачи энергии и часто неразделимы с вещественными. Осуществляются они одновременно с потоками воздуха, воды, твёрдых масс, с перемещением живых организмов.

Функционирование геосистем (круговорот веществ, почвообразование, деятельность живых организмов) невозможно без постоянного притока энергии. В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным компонентам геосистемы, которые могут многократно вступать в круговорот, энергия может использоваться только один раз, т.е. имеет место однонаправленный поток энергии через геосистему.

Первичные потоки энергии поступают в ландшафт извне – из космоса и земных недр. Важнейший из них – лучистая энергия Солнца, поток которой по плотности многократно превышает все другие источники. Для функционирования ландшафта солнечная энергия наиболее эффективна; она способна превращаться в различные иные виды энергии – прежде всего в тепловую, а также в химическую и механическую. За счёт солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процессы в ландшафте, включая влагооборот и биологический метаболизм, а также циркуляция воздушных масс и др. Можно сказать, что все вертикальные связи в ландшафте и многие горизонтальные прямо или косвенно связаны с трансформацией солнечной энергии.

С потоком солнечной радиации связана пространственная и временная упорядоченность вещественного метаболизма в ландшафтах.

Обеспеченность солнечной энергией определяет интенсивность функционирования ландшафтов (при равной влагообеспеченности), а сезонные колебания инсоляции обусловливают основной годичный цикл функционирования. На земной поверхности электромагнитное излучение Солнца в основном превращается в тепловую энергию и после трансформации в ландшафтах в виде тепла же излучается в космическое пространство (Исаченко, 1991).

Преобразование приходящей солнечной радиации начинается с отражения части её от земной поверхности. Количество отражённой радиации зависит от альбедо поверхности. Большая часть тепла, поглощаемого земной поверхностью, т.е. радиационного баланса, затрачивается на влагооборот и нагревание. Соотношение двух расходных статей радиационного баланса существенно различается по ландшафтам и в общих чертах подчинено зональности. При этом в гумидных ландшафтах основная доля радиационного баланса расходуется на испарение, а в аридных – на турбулентный поток тепла в атмосферу (табл. 9).

Таблица 9

Затраты тепла на испарение и турбулентный обмен с атмосферой по ландшафтным зонам (по А.Г. Исаченко, 1991)

Зона1 Радиационный баланс, МДж/м2·год Затраты на испарение Турбулентный обмен
МДж/м2·год % МДж/м2·год %
1 2 3 4 5 6
Тундра 625 500 80 125 20
Тайга северная) 1100 900 82 200 18
Тайга (средняя и южная) 1350 1125 83 225 17
Подтайга 1450 1225 84 225 16
Широколиственные леса 1550 1300 84 250 16
Лесостепь 1600 1280 80 320 20
Степь 1800 1130 63 670 37
Полупустыня 1900 615 32 1285 68
Пустыня (среднеазиатская) 2150 380 18 1770 82

Окончание табл.

9
1 2 3 4 5 6
Субтропические влажные леса 2500 2000 80 500 20
Тропическая пустыня 2700 95
Саванна опустыненная 3000 600 20 2400 80
Саванна типичная 3150 1650 52 1500 48
Саванна южная 3300 2400 73 900 27
Влажные экваториальные леса 3500 3150 90 350 10

1 Материалы по зонам умеренного пояса даны на примере Восточной Европы, по тропическим пустыням и саваннам – на примере Северной Африки.

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь небольшая часть радиационного баланса, тем не менее, эти потоки играют существенную роль в функционировании ландшафта. Теплообмен земной поверхности с почвогрунтами имеет циклический характер: в тёплое время года тепловой поток направлен от поверхности к почве, в холодное – в противоположном направлении, и в среднем за год оба потока сбалансированы. Интенсивность этого теплообмена наибольшая в континентальных ландшафтах с резкими сезонными колебаниями температур воздуха и поверхности почвы. Величина теплообмена также зависит от влажности и литологического состава почвогрунтов, влияющих на их температуропроводность, а также от растительного покрова.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть радиационного тепла (порядка 2–5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты в почве и деятельного слоя многолетней мерзлоты. При замерзании воды затраченное тепло выделяется.

В трансформации солнечной энергии важнейшая роль принадлежит биоте, хотя на биохимическую реакцию фотосинтеза растения суши используют лишь 0,5% от общего потока суммарной радиации (или около 1,3% радиационного баланса). В процессе дыхания продуцентов, консументов и редуцентов и разложения органических остатков использованная при фотосинтезе энергия снова превращается в тепло, поэтому почти вся энергия, связанная первичными продуцентами, рассеивается и в отличие от вещества уже не возвращается в биологический цикл.

Часть аккумулированной солнечной энергии в ландшафте содержится в мёртвом органическом веществе (подстилке, почвенном гумусе, торфе). Например, в гумусе мощных тучных чернозёмов она превышает 1000 МДж/м2, в торфе – тысячи МДж/м2 (Исаченко, 1991).

Особый аспект энергетики ландшафта связан с потоками механической энергии. Источники механического перемещения вещества в ландшафте имеют двоякую природу: оно осуществляется за счёт энергии тектонических процессов и энергии солнечных лучей. Ежегодно при денудации превращается в кинетическую энергию около одной десятимиллионной доли запаса энергии, накопленной в надводной части материков (3·1018 МДж), что соответствует десятитысячным долям процента от величины суммарной радиации (Исаченко, 1991). Это «незначительное» количество энергии приводит в движение мощные потоки твёрдого материала.

В количественном отношении на 2–3 порядка выше потоки механической энергии, происходящие за счёт трансформации солнечного тепла и обусловливающие перемещения воздушных и водных масс, а также ледников, пыли, органического опада. В механическую энергию ветра ежегодно переходит n·1014 МДж солнечной энергии (около 0,1% суммарной радиации, полученной всей сушей). Эта энергия рассеивается в виде тепла (в том числе и при выпадении атмосферных осадков).

Механическая энергия всех текучих вод, которая есть также не что иное, как трансформированная лучистая энергия Солнца, оценивается в n·1013 МДж в год (около 0,01% суммарной радиации).

Преобразование энергии может служить одним из показателей интенсивности функционирования ландшафта.

<< | >>
Источник: Пшеничников, Б.Ф., Пшеничникова, Н.Ф.. ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ [Текст] : учебное пособие. – Владивосток : Изд-во ВГУЭС, 2012. – 244 с. 2012
Вы также можете найти интересующую информацию в научном поисковике Otvety.Online. Воспользуйтесь формой поиска:

Еще по теме Трансформация энергии в ландшафте:

  1. Трансформация энергии из одного качественного состояния в другое осуществляется посредством нейронных связей.
  2. 2.3. Функционально-динамические аспекты учения о ландшафте* Понятие о функционировании ландшафта
  3. Статья 9.15. Нарушение стандартов раскрытия информации субъектами оптового рынка электрической энергии и мощности, розничных рынков электрической энергии Комментарий к статье 9.15
  4. Формирование и ведение перечня потребителей электрической энергии и перечня потребителей услуг по передаче электрической энергии в субъекте Российской Федерации, в отношении которых установлена обязанность предоставления обеспечения исполнения обязательств
  5. 5.4. Энергетика ландшафта
  6. 5.2. Функционирование ландшафтов*
  7. Возраст ландшафта
  8. 5.6. Развитие ландшафта
  9. Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта
  10. Тема 6. Классификация ландшафтов